Способ определения скорости ультразвука

 

Союз Советскнк

Соцнапнстнческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()894552 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (5I)M. Кл. (22)Заявлено 02.07.79 (21) 2788783/18-28 с присоедииеииеет заявки М (23) Приоритет

G 01 М 29/00

30еударетееииый комитет

СССР ио делен иеебретеиий и открытий

Опубликовано 30. 12 ° 81 ° Бюллетень М 48

Дата опубликования описания 30 . 12 .81 (53) УДК 681, . 121 (088. 8}!

1

1 * -! ! ! ! (72) Автор изобретения

Н.П. Воробьев. Ф,.

Алтайский политехнический институт им . И И. олзунова (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения функционально зависящих от скорости ультразвука параметров и показателей жидких и газообразных сред.

Известен способ измерения скорости ультразвука, при котором формируют частотноманипулированные сигналы в контуре автоциркуляции в такт с периодом автоциркуляции (1).

Недостаток известного способа в том, что ограничение амплитуды сигнала перед частотным детектированием вносит переменную составляющую за15 держки сигнала в синхрокольце, где остается не скомпенсированной и постоянная составляющая временной. зедержки, что снижает точность измерений.

Наиболее близким к изобретению является способ определения скорости ультразвука при котором в среде возбуждают ультразвуковые волны, принимают их после прохождения через среду, преобразуют в электрические колебания, посредством электроблоков усиливают, детектируют, формируют основные импульсы, которыми вновь возбуждают ультразвуковые волны в среде, а о скорости ультразвука судят по величине, обратной измерительному интервалу времени, для получения которого вычитают из периода автоциркуля" ции электроакустического процесса сумму времени задержки ультразвуковых волн в преобразователях и времени задержки электрических колебаний в электронных блоках (2).

Недостаток известного технического решения в низкой точности измерений, обусловленной тем, что компенсируется только постоянная составляющая паразитного времени задержки.

Цель изобретения — повышение точности измерений скорости ультразвука.

Указанная цель достигается тем, что из периода автоциркуляции допол4552

55 з 89 нительно вычитают задержку времени между основным и вспомогательным импульсами, а последний формируют в мочент достижения передним фронтом продетектированных колебаний уровня, в два раза превышающего уровень формирования основных импульсов, На фиг. 1 и 2 приведены диаграммы, поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 3 — схема устройства для реализации способа.

На фиг. 1 в координатных напряжениях (О) и времени (t) показан принятый акустический импульс после преобразования его в электрический, усиления и детектирования. Причем О, и 2О,„ — соответственно уровни формирования формирователей основных и вспомогательных импульсов, Г и С„ +

+ C — соответственно переменные составляющие паразитного времени задержки от нестабильности момента привязки к переднему фронту принятого электроакустического импульса при флуктуа-. ции амплитуды сигнала и изменении частоты излучения для уровней U+ и 2U, С вЂ” интервал времени между моментами фиксаци, фронта принятого сигнала при достижении фронтом соответственно уровней Uq! и 2О, Т период колебаний основной гармонической составляющей излученного импульса, (и II — форма входного сигнала соответственно при максимальном и минимальном значениях амплитуды колебаний.

На фиг. 2 в масштабе оси времени е показаны Т вЂ” период автоциркуляции импульсов по изложенному способу, совпадающий с периодом автоциркуляций по известному способу, С и 22;„ составляюЩие постоянной части паразитного времени задержки, соответственно L — время задержки в электронной схеме (определяемое, в основном, задержкой включения генератора), 2 l — время задержки в мембранах преобразователей, 0 — совпадает с ь(р на фиг. 1, Т14 — измерительный интер. вал времени, равный времени прохож-. дения ультразвуковых колебаний в среде и подлежащий измерению (меньше измеряемой части периода автоциркуляций в известном способе на величину g }.

Устройство для реализации способа содержит измеритель 1 временных интервалов, гиперболический преобразователь 2, устройство 3 задержки, вход

1О

Зо

З5

45 которого подключен к выходу дополнительного формирователя 4 импульсов, вход которого подключен к выходу детектора (не показан).

Способ реализуется следующим образом.

При изменении амплитуды принятого сигнала, а также при смене частоты излучения (фиг. 1) пропорционально изменяется величина интервала С,, что приводит к появлению переменной составляющей задержки времени в периоде автоциркуляций (в формирователе синхрокольца) и к снижению точности измерений. Поэтому предложено косвенно измерить интервал Г„ через

3 и вычесть последний из измерительного интервала фиксацией момента появления фронта принятого сигнала на уровне 2U+. После вычитания интервала ь, из периода Т автоцирку" ляций с учетом предварительного вычитания из него (по известному способу) постоянной составляющей времени

Сд„ + 2 См задержки (фиг. 2) имеем измерительный интервал Тц, свободный как от постоянной, так и от переменной составляющей паразитного времени задержки, а потому подлежащий измерению.

Совокупностью функциональных блоков (фиг. 3) компенсируется переменная составляющая (7> = tq) паразитного времени задержки включением дополнительного формирователя 4, порог срабатывания которого устанавливают в два раза превышающим порог срабатывания основного формирователя (синхрокольца), а устройство 3 задержки настраивают на компенсацию постоянной составляющей паразитного времени задержки в синхрокольце, т.е. время распространения сигнала в устройстве 3 выбирают равным сумме времени 7.у + 24и.

В результате включения блоков устройства (фиг. 3) в режиме автоциркуляции сигнала импульсы с выхода основного формирователя синхрокольца устанавливают триггер 1 в первое устойчивое состояние, а импульсы с выхода дополнительного формирователя 4 через устройство 3 задержки через

/Ъю ф\ интервал 2 + Свл + 2С времени устанавливают триггер 1 во второе устойчивое состояние. Интервал времени появления импульсов между выходом основного формирователя синхрокольца

894552 и выходом дополнительного формирователя 4 с учетом задержки сигнала на время ь„ в основном формирователе (не показан) и на время ь„ + Q в формирователе 4 равен 7д . 8 итоге измерительный интервал Т> на выходе блока 1 меньше периода Т автоциркуляций на величину Т + Ср + 2,„, что и обуславливает повышение точности измерений скорости ультразвука.

Описанный способ определения скорости ультразвука позволяет на порядок и более повысить точность измерений в широком диапазоне частот излучения при флуктуации амплитуды принятого сигнала.

Формула изобретения

Способ определения скорости ультразвука, при котором в среде возбуждают ультразвуковые волны, принимают их после прохождения через среду, преобразуют в электрические колебания, посредством электроблоков усиливают, детектируют, формируют основные импульсы, которыми вновь возбуждают ультразвуковые волны в среде, а о скорости ультразвука судят по величине, обратной измерительному интервалу времени, для получения которого вычитают из периода автоциркуляции электроакустического процесса сумму времени задержки ультразвуковых волн в преобразователях и времени задержки электрических колебаний в электронных блоках, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений, из периода автоциркуляции дополнительно вычитают задержку времени между основным и вспомогательным импульсами, а последний формируют в момент достижения передним фронтом продектированных колебаний уровня, в два раза превышакнцего уровень формирования основных импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 392403, кл. G 01 N 29/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

N 571743, кл. G 01 N 29/00, 1976 (прототип), 894552 4л ГГм . ф

Составитель А. Чистяков Редактор Н. Гришанова Техред А. Бабинец Корректор Г. 9rap

Заказ 11475/70 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

С Юа хОАу гж ри ори синхронолоуа

Т фиг.2

Тираж 910 Подписное

ЮНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5